轉載自??【深入理解JVM】：類加載器與雙親委派模型

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類加載器

加載類的開放性

類加載器（ClassLoader）是Java語言的一項創新，也是Java流行的一個重要原因。在類加載的第一階段“加載”過程中，需要通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制字節流，完成這個動作的代碼塊就是類加載器。這一動作是放在Java虛擬機外部去實現的，以便讓應用程序自己決定如何獲取所需的類。

虛擬機規范并沒有指明二進制字節流要從一個Class文件獲取，或者說根本沒有指明從哪里獲取、怎樣獲取。這種開放使得Java在很多領域得到充分運用，例如：

• 從ZIP包中讀取，這很常見，成為JAR，EAR，WAR格式的基礎
• 從網絡中獲取，最典型的應用就是Applet
• 運行時計算生成，最典型的是動態代理技術，在java.lang.reflect.Proxy中，就是用了ProxyGenerator.generateProxyClass來為特定接口生成形式為“*$Proxy”的代理類的二進制字節流
• 有其他文件生成，最典型的JSP應用，由JSP文件生成對應的Class類?
  ……

類加載器與類的唯一性

類加載器雖然只用于實現類的加載動作，但是對于任意一個類，都需要由加載它的類加載器和這個類本身共同確立其在Java虛擬機中的唯一性。通俗的說，JVM中兩個類是否“相等”，首先就必須是同一個類加載器加載的，否則，即使這兩個類來源于同一個Class文件，被同一個虛擬機加載，只要類加載器不同，那么這兩個類必定是不相等的。

這里的“相等”，包括代表類的Class對象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回結果，也包括使用instanceof關鍵字做對象所屬關系判定等情況。

以下代碼說明了不同的類加載器對instanceof關鍵字運算的結果的影響。

package com.jvm.classloading;import java.io.IOException; import java.io.InputStream;/*** 類加載器在類相等判斷中的影響* * instanceof關鍵字* */public class ClassLoaderTest {public static void main(String[] args) throws Exception {// 自定義類加載器ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {@Overridepublic Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {try {String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);if (is == null) {return super.loadClass(fileName);}byte[] b = new byte[is.available()];is.read(b);return defineClass(name, b, 0, b.length); } catch (IOException e) {throw new ClassNotFoundException();}}};// 使用ClassLoaderTest的類加載器加載本類Object obj1 = ClassLoaderTest.class.getClassLoader().loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();System.out.println(obj1.getClass());System.out.println(obj1 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);// 使用自定義類加載器加載本類Object obj2 = myLoader.loadClass("com.jvm.classloading.ClassLoaderTest").newInstance();System.out.println(obj2.getClass());System.out.println(obj2 instanceof com.jvm.classloading.ClassLoaderTest);} }

輸出結果：

class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest true class com.jvm.classloading.ClassLoaderTest false

myLoader是自定義的類加載器，可以用來加載與自己在同一路徑下的Class文件。main函數的第一部分使用系統加載主類ClassLoaderTest的類加載器加載ClassLoaderTest，輸出顯示，obj1的所屬類型檢查正確，這是虛擬機中有2個ClassLoaderTest類，一個是主類，另一個是main()方法中加載的類，由于這兩個類使用同一個類加載器加載并且來源于同一個Class文件，因此這兩個類是完全相同的。

第二部分使用自定義的類加載器加載ClassLoaderTest，class com.jvm.classloading.ClassLoderTest顯示，obj2確實是類com.jvm.classloading.ClassLoaderTest實例化出來的對象，但是第二句輸出false。此時虛擬機中有3個ClassLoaderTest類，由于第3個類的類加載器與前面2個類加載器不同，雖然來源于同一個Class文件，但它是一個獨立的類，所屬類型檢查是返回結果自然是false。

雙親委派模型

類加載器種類

從Java虛擬機的角度來說，只存在兩種不同的類加載器：一種是啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader），這個類加載器使用C++語言實現（HotSpot虛擬機中），是虛擬機自身的一部分；另一種就是所有其他的類加載器，這些類加載器都有Java語言實現，獨立于虛擬機外部，并且全部繼承自java.lang.ClassLoader。

從開發者的角度，類加載器可以細分為：

• 啟動（Bootstrap）類加載器：負責將 Java_Home/lib下面的類庫加載到內存中（比如rt.jar）。由于引導類加載器涉及到虛擬機本地實現細節，開發者無法直接獲取到啟動類加載器的引用，所以不允許直接通過引用進行操作。

• 標準擴展（Extension）類加載器：是由 Sun 的 ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）實現的。它負責將Java_Home /lib/ext或者由系統變量 java.ext.dir指定位置中的類庫加載到內存中。開發者可以直接使用標準擴展類加載器。

• 應用程序（Application）類加載器：是由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）實現的。它負責將系統類路徑（CLASSPATH）中指定的類庫加載到內存中。開發者可以直接使用系統類加載器。由于這個類加載器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，因此一般稱為系統（System）加載器。

除此之外，還有自定義的類加載器，它們之間的層次關系被稱為類加載器的雙親委派模型。該模型要求除了頂層的啟動類加載器外，其余的類加載器都應該有自己的父類加載器，而這種父子關系一般通過組合（Composition）關系來實現，而不是通過繼承（Inheritance）。

雙親委派模型

雙親委派模型過程

某個特定的類加載器在接到加載類的請求時，首先將加載任務委托給父類加載器，依次遞歸，如果父類加載器可以完成類加載任務，就成功返回；只有父類加載器無法完成此加載任務時，才自己去加載。

使用雙親委派模型的好處在于Java類隨著它的類加載器一起具備了一種帶有優先級的層次關系。例如類java.lang.Object，它存在在rt.jar中，無論哪一個類加載器要加載這個類，最終都是委派給處于模型最頂端的Bootstrap ClassLoader進行加載，因此Object類在程序的各種類加載器環境中都是同一個類。相反，如果沒有雙親委派模型而是由各個類加載器自行加載的話，如果用戶編寫了一個java.lang.Object的同名類并放在ClassPath中，那系統中將會出現多個不同的Object類，程序將混亂。因此，如果開發者嘗試編寫一個與rt.jar類庫中重名的Java類，可以正常編譯，但是永遠無法被加載運行。

雙親委派模型的系統實現

在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，先檢查是否已經被加載過，若沒有加載則調用父類加載器的loadClass()方法，若父加載器為空則默認使用啟動類加載器作為父加載器。如果父加載失敗，則拋出ClassNotFoundException異常后，再調用自己的findClass()方法進行加載。

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)throws ClassNotFoundException{//check the class has been loaded or notClass c = findLoadedClass(name);if(c == null){try{if(parent != null){c = parent.loadClass(name,false);}else{c = findBootstrapClassOrNull(name);}}catch(ClassNotFoundException e){//if throws the exception ,the father can not complete the load}if(c == null){c = findClass(name);}}if(resolve){resolveClass(c);}return c; }

注意，雙親委派模型是Java設計者推薦給開發者的類加載器的實現方式，并不是強制規定的。大多數的類加載器都遵循這個模型，但是JDK中也有較大規模破壞雙親模型的情況，例如線程上下文類加載器（Thread Context ClassLoader）的出現，具體分析可以參見周志明著《深入理解Java虛擬機》。

參考?
1、周志明，深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐，機械工業出版社?
2、Alexia(minmin)博客，http://www.cnblogs.com/lanxuezaipiao/p/4138511.html

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【深入理解JVM】：类加载器与双亲委派模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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